Ein Überblick über die neuesten Heteroübergangs-Photokatalysatoren auf Metallsulfidbasis

Seit der Industriellen Revolution hat die Weltwirtschaft eine rasante Entwicklung erlebt, die eng mit der Ausbeutung natürlicher Energieressourcen verbunden ist. Dies hat jedoch zu einer allmählichen Erschöpfung der Energieressourcen und einem immer schwerwiegenderen Problem der Umweltverschmutzung geführt. Die photokatalytische Technologie hat sich zu einer umweltfreundlichen und schadstofffreien Lösung entwickelt, die im Einklang mit den Grundsätzen der nachhaltigen Entwicklung steht. Es ermöglicht nicht nur die Produktion neuer Energiearten, sondern erleichtert auch die Sanierung der Umwelt.

Metallsulfide, die für ihre starke Reduzierbarkeit bekannt sind, gelten als einer der vielversprechendsten Halbleiter-Photokatalysatoren für Energie- und Umweltsanierungsanwendungen. Allerdings wird die photokatalytische Leistung der meisten Metallsulfide durch ihre geringe Stabilität und erhebliche Ladungsträgerrekombination beeinträchtigt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurde die Herstellung von Heteroverbindungen auf Metallsulfidbasis als wirksame Strategie untersucht.

Kürzlich veröffentlichte ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Kai Dai von der Huaibei Normal University, China, einen Forschungsübersichtsartikel auf dem Gebiet der Photokatalyse im Chinesisches Journal für Katalyse. Die Autoren geben einen umfassenden Überblick über die Vor- und Nachteile von Metallsulfiden im Bereich der Photokatalyse und diskutieren gleichzeitig die Rolle des Heteroübergangs bei der Verbesserung ihrer Leistung.

Verschiedene Synthesemethoden für Metallsulfid-basierte Heteroübergangs-Photokatalysatoren, einschließlich Hydrothermalsynthese, Ionenaustausch, Elektrospinnen und photochemische In-situ-Abscheidung, werden diskutiert. Darüber hinaus werden in der Übersicht die Arten von Metallsulfid-Heteroverbindungen anhand von Elektronentransferwegen kategorisiert, z. B. Schottky-Verbindungen, Typ II-, Z-Schema- und S-Schema-Heteroverbindungen.

Die Autoren präsentieren außerdem einen ausführlichen Überblick über die Anwendungen von Metallsulfid-Heterostruktur-Photokatalysatoren, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der Erzielung gleichzeitiger gewünschter Redoxreaktionen durch die effiziente Nutzung von Elektron-Loch-Paaren liegt. Darüber hinaus wird die Bedeutung von In-situ-Charakterisierungstechniken für die Aufklärung der Mechanismen von Heteroübergangs-Photokatalysatoren ausführlich diskutiert.